電容應(yīng)變計(jì)

電容應(yīng)變計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏系數(shù)大(從十至一百)頻率響應(yīng)高，能在惡劣環(huán)境(如高溫、低溫、核輻射環(huán)境)工作，重復(fù)性好，穩(wěn)定性高。

輸出的阻抗高、信號(hào)小，故測(cè)量線路比較復(fù)雜;易受電纜的寄生電容所影響，故應(yīng)有良好的屏蔽和較高的絕緣電阻。電容應(yīng)變計(jì)還可以采取多路同時(shí)測(cè)量的方式，已研制出一百路同時(shí)工作的電容應(yīng)變計(jì)測(cè)量系統(tǒng)。

常用的電容應(yīng)變計(jì)有三種:弓形電容應(yīng)變計(jì)、平坂式電容應(yīng)變計(jì)、桿式電容應(yīng)變計(jì)。

在兩條曲率不同的鎳基合金弓形條之間，安裝一對(duì)電容極片，用點(diǎn)焊法將弓形條的兩端固定在試件上(圖 2)。它的工作溫度范圍為-269~+650℃，以空氣為介質(zhì)，介電常數(shù)不隨溫度變化，故工作穩(wěn)定，零點(diǎn)漂移極小。

在一個(gè)鎳絡(luò)合金的菱形框架上開出形梢，中部的槽中裝入四片不銹鋼電容極片，各極片之間以及極片與框架 之間用云母片隔開?？蚣艿膬蓪?duì)角處裝有安裝耳片(圖3)。可用點(diǎn)焊或用高溫粘結(jié)劑將安裝耳片固定于試件表面，或在安裝耳片上沖出小孔，用火焰噴涂陶瓷材料進(jìn)行固定。當(dāng)試件產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，通過(guò)菱形框架使電容極片間的距離變動(dòng)，電容就相應(yīng)變動(dòng)。當(dāng)應(yīng)變計(jì)受熱時(shí)，云母的介電常數(shù)變動(dòng)，也會(huì)使電容發(fā)生變化，但可利用菱形框架和試件的膨脹系數(shù)的差異，使此效應(yīng)互相抵消，這種應(yīng)變計(jì)的工作溫度可達(dá)站954℃。

在一個(gè)安裝板的圓桿上裝一對(duì)圓筒形的內(nèi)電容極片，用陶瓷體使它和圓桿絕緣;在另一安裝板上裝一個(gè)環(huán)形 外電容極片，套在內(nèi)電容極片上，內(nèi)外電容極片應(yīng)保持同心，以空氣絕緣(圖4)。圓桿和試件的材料必須相同，以達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?。此?nèi)外電容極片構(gòu)成差動(dòng)電容器，試件上的應(yīng)變使得內(nèi)外電容極片交疊的面積變動(dòng)而引起電容變化。電容的相對(duì)變化和應(yīng)變有線性關(guān)系。這種應(yīng)變計(jì)還可以反映應(yīng)變的方向(壓縮或拉伸)。它的最高工作溫度可達(dá)816℃。

以平板電容器(圖1)為例，當(dāng)不考慮邊緣電場(chǎng)的影響時(shí)，有:

式中C為電容為電容極片間介質(zhì)的介常數(shù);A為極片的面積;s為極片間的距離。

將電容應(yīng)變計(jì)安裝在構(gòu)件表面上，電容應(yīng)變計(jì)的電容相對(duì)變化△C/C與引起此變化的構(gòu)件表面在應(yīng)變計(jì)軸線方向的尺寸相對(duì)變化△l/l(即應(yīng)變量ε)之比，稱為電容應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)(K):

它表示電容應(yīng)變計(jì)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間數(shù)量上的關(guān)系。

第1章 緒論

1.1 實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)電測(cè)技術(shù)的任務(wù)與概況

1.2 應(yīng)變電測(cè)與傳感技術(shù)的特點(diǎn)

1.3 應(yīng)變電測(cè)與傳感技術(shù)的各種應(yīng)用

第2章 應(yīng)變計(jì)

2.1 電阻應(yīng)變計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

2.2 電阻應(yīng)變計(jì)的各項(xiàng)工作特性

2.3 電阻應(yīng)變計(jì)的類型

2.4 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)

2.5 電容應(yīng)變計(jì)

第3章 傳感器

3.1 傳感器的一般特性

3.2 應(yīng)變?cè)娛絺鞲衅鞯幕驹砼c設(shè)計(jì)

3.3 各種應(yīng)變計(jì)式傳感器的構(gòu)造和特性

3.4 壓阻式傳感器

3.5 壓電式傳感器

3.6 電容式傳感器

3.7 電感式傳感器

第4章 測(cè)量電路

4.1 電橋測(cè)量電路

4.2 電容測(cè)量電路

4.3 電荷測(cè)量電路

第5章 測(cè)試儀器

5.1 應(yīng)變測(cè)量?jī)x器種類和電阻應(yīng)變儀基本工作原理

5.2 電阻應(yīng)變儀的工作特性及其標(biāo)準(zhǔn)

5.3 數(shù)字應(yīng)變儀和應(yīng)變測(cè)量采集系統(tǒng)

第6章 靜動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量技術(shù)

6.1 靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量技術(shù)

6.2 動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量技術(shù)

第7章 特殊條件下應(yīng)力測(cè)量技術(shù)

7.1 高低溫條件下應(yīng)力測(cè)量技術(shù)

7.2 高壓液下應(yīng)力測(cè)量技術(shù)

7.3 運(yùn)動(dòng)構(gòu)件應(yīng)力測(cè)量技術(shù)

7.4 殘余應(yīng)力測(cè)量技術(shù)

7.5 應(yīng)變電測(cè)方法在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

第8章 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

8.1 信號(hào)的描述及分類

8.2 數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理

8.3 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

8.4 數(shù)字信號(hào)處理中的幾個(gè)重要問(wèn)題

8.5 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)

8.6 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用

附錄

Ⅰ 教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

Ⅱ 習(xí)題

主要參考文獻(xiàn)